铸造工艺学复习

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1、程军超 制铸造工艺学铸造工艺学 名词：4 个，每个 2 分；填空：20 个，每个 1 分；简答+计算：72 分。 铸造：是将液态合金注入铸型中使之冷却、凝固，制备铸件的工艺方法。 与其它工艺相比，铸造具有的优点： 适用范围广 不受金属或合金种类限制 铸件尺寸精度高 成本低廉 第一章第一章粘土砂及涂料粘土砂及涂料 1.铸造工艺设计：根据铸造零件的特点，技术要求，生产批量和生产条件等确定铸造方 案和工艺参数，绘制工艺卡等技术文件的过程。 2.原砂中颗粒直径小于 20um 部分所占的质量分数统称为原砂的含泥量。 3.铸造用砂的粒形大致分为三类：即圆形、多角形、尖角形。、 4.角形系数（E）是铸造用硅

2、砂的实际比表面积与理论比表面积的比值。 5.ZGS 92-50/100(54A)：铸造用硅砂、硅砂中二氧化硅质量分数最低为 90%、主要力度 组成为三筛，其首筛筛号为 50，尾筛筛号为 100，粒度的平均细度值为 54，平均细度 偏差为2。 6.粘土砂铸型常见的缺陷：夹砂、粘砂、裂纹、侵入性气孔。 7. 8. 第二章第二章无机化学粘结剂型（芯）砂无机化学粘结剂型（芯）砂 1.常用的无机化学粘结剂有水玻璃、水泥、磷酸盐聚合物等。第三章第三章有机化学粘结剂砂有机化学粘结剂砂第四章第四章铸造工艺及工装设计概念铸造工艺及工装设计概念19.19. 综合上题，分析总结产生夹砂缺陷的过程和原因。综合上题，分

3、析总结产生夹砂缺陷的过程和原因。由于金属液在铸型扰动、沸腾或者局部冲蚀，使该处的型砂被冲掉并在该处出现了一块凸出的疤。脱落的砂或夹在疤块中或成为夹杂物出现在铸件的上表面和其他部位中。砂型上表面受到金属液的热辐射，表面受热膨胀，拱起变形直至开裂而产生夹砂缺陷。砂型表面层因热膨胀产生的应力超出了水分饱和凝聚区的强度。即：浇注时，砂型表面层和内层之间因温度不同、膨胀量不同而产生的热应力；砂型在浇注时受热发生膨胀，如果热膨胀值超过了热应变，砂型表面将破裂，引起夹砂；干燥层的热应力超出水分凝聚区的强度，热膨胀大于水分凝聚区的热应变，产生夹砂。2.2. 简述钠水玻璃砂的硬化方法。简述钠水玻璃砂的硬化方法。

4、硬化方法分为水玻璃 CO2 硬化砂、烘干硬化水玻璃砂、水玻璃自硬砂和水 玻璃流态自硬砂。目前，铸造生产中常用的一些硬化方法，都是加入能直接或 间接影响反应平衡的气态、液态或粉状硬化剂，与 OH作用，从而降低 pH 值， 或靠失水，或靠上述二者的复合作用来达到硬化。去除钠钠水玻璃中水分的方 法，如加热烘干、吹热空气或干燥的压缩空气、真空脱水、微波照射以及加入 产生放热反应的化合物等都可以使钠水玻璃硬化。化学反应形成新的产物，如程军超 制吹 CO2。优点：混砂、紧实、硬化、起模均很简易。CO2 便宜、安全。 缺点：浇注后溃散性差。旧砂难用摩擦法再生。硬化的型、芯保存性差（尤其在寒 冷潮湿条件下）

5、。强度稍显不足。第五章第五章铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定 1.型砂和芯砂的组成：原砂+粘结剂+附加物。 2.砂型铸造的铸型：湿型、干型、表面干型、自硬型 3.浇注位置浇注时，铸件在铸型中所处的位置/铸件的某个表面位于铸型的上、下还是 侧面。 4.浇口位置内浇口与铸型型腔连接处的位置/液态金属流入铸型型腔的位置。 5.浇注位置的选择原则 铸件的重要加工面应朝下或呈侧立面 。 尽可能使铸件的大平面朝下，以避免形成夹砂和夹杂缺陷。 应保证铸件能充满 。 应有利于铸件的补缩 。 应尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂砂芯，便于下芯，合箱及检验 。 应使合箱位置、浇注位置和铸件的冷却位置相一致。 6.

6、分型面：两半铸型相互接触的表面。 7.选择分型面时应注意以下原则： 应尽量使铸件全部或大部置于同一半型内 应尽量减少分型面的数目 分型面应尽量选择平面 便于下芯、合箱及检查型腔尺寸 选定分型面时不要使某一砂箱过高 对受力件，分型面的选择不应削弱铸件结构强度 应注意减轻落砂、清理和机械加工的工作量 分型面的选择原则原则有的相互有矛盾。一个铸件的分型面毕竟以满足哪几项原则为最重 要，这需要进行多方案的分析对比，最后选出最优方案。 第六章第六章铸造工艺参数及砂芯设计铸造工艺参数及砂芯设计 1.尺寸公差：铸件各部分尺寸所允许的极限偏差。CT1CT16 2.重量公差：以占铸件公称重量的百分率为单位的铸件

7、重量变动的允许值。MT1MT16 3.机械加工余量：为了保证零件加工尺寸和精度，在铸造工艺设计时，将加工表面上留 出的、准备切去的金属层厚度，称为机械加工余量。4.铸造收缩率：%100MJM LLLK5.起模斜度：为了方便起出模样或取出砂芯，在模样、芯盒的出模留有一定斜度，以免 损坏砂型或砂芯。这个斜度，称为起模斜度。 6.分型负数 7.反变形量：在制作模样时预先做出来的变形量称为反变 形量。 8.砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔及铸件外形不能出砂 的部位。分为级砂芯。程军超 制9.芯头：伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。 10.砂芯的定位、支撑、排气。 第七章第七章浇注系统设计浇注系统设计

8、1.浇注系统是铸型中液态金属液流入型腔的通道，通常由浇口杯、直浇道、直浇道窝、 横浇道、内浇道等单元组成。 2.浇注系统的主要功能 使液态合金平稳充满砂型； 阻挡夹杂物进入型腔，以免形成渣孔； 调节铸型与铸件各部分的温度分布以控制铸件的凝固顺序； 起一定的补缩作用，在内浇道凝固前补给部分液态收缩； 让液态合金以最短的距离，最合适的时间充满型腔，有足够的压力头，并保证金属液 面在型腔内有必要的上升速度等，以确保铸件的质量； 充型流股不要正对冷铁和芯撑； 合理的浇注系统应能节约金属，有利于减少冒口的体积。 结构简单紧凑，利于提高铸型面积的利用率，便于造型和从铸件上清除。 3.合金液在砂型中流动的水

9、力学特点： 多孔管中流动：型壁的多孔性、透气性和合金液的不相润湿性，给合金液的运动以特 殊边界条件； 黏性流动：在充型过程中，合金液和铸型之间有着激烈的热作用、机械作用和化学作 用； 不稳定流动：浇注过程是不稳定流动过程； 紊流流动：合金液在浇注系统中一般呈紊流状态； 多相流动 4.浇口杯作用：用来承受来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注，减轻 液流对型腔的冲击，分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔，增加充型压力头等。 5.横浇道： 横浇道用以连接直浇道与内浇道，并将金属平稳而均匀的分配给各个内浇道； 主要作用是捕集、保留由浇道流入的夹杂物，所以又称“捕渣器” ，是浇注系统最后一 道挡渣

10、关口。 要求横浇道平稳、缓慢地输送金属液，而低速流动又可减少充填时对型腔时的冲击， 利于渣粒在横浇道中上浮并滞留在其顶部而不进入型腔。 6.横浇道具有撇渣作用的条件： 横浇道必须呈充满状态； 液流的流动速度低于渣粒的悬浮速度（渣粒能在横浇道中浮起） ； 液流的紊流搅拌作用要尽量小； 应使夹杂物有足够的时间上浮至顶面，横浇道的顶面应该高出内浇道区一定距离，末 端应加长； 内浇道和横浇道应有正确的相对位置。 7.内浇道的作用： 内浇道的作用是引导金属液进入型腔。 内浇道比较短，本身不能挡渣，但是合理的结构尺寸与与横浇道的连接方式将有利于 横浇道的挡渣。 内浇道可以调节铸型与铸件各部分的温差和凝固顺

11、序；分配金属液；控制金属液流的 充型速度与方向，使之平稳充型。程军超 制8.浇道对凝固顺序的影响 同时凝固能使铸件中内应力最小，因而铸件变形量也小，但不能防止缩孔、缩松，故 主要适用于液态和凝固收缩不大的合金(灰铸铁)及壁厚均匀的其他合金的薄壁铸件。 顺序凝固时内应力大，变形也大，易造成裂纹缺陷。但收缩大的合金如铸钢、可锻铸 铁及大多数有色金属铸件，防止产生缩孔和缩松常是工艺上首要考虑的问题，故需采 用顺序凝固的原则，将缩松、缩孔集中并移入冒口。 9.内浇道在铸件上开设位置 对壁厚均匀的铸件，应当采用同时凝固的方式，可选用多个内浇口分散引入金属液。 壁厚不均匀的铸件，可从薄壁处引入，这样可以平

12、衡铸型各部分的温差，使铸件大体 在相同时间凝固； 对需要采用冒口补缩的铸件，应获得顺序凝固的条件，从厚壁处引入金属液，形成从 薄壁到厚壁最后到冒口的先后凝固顺序； 对于结构复杂的铸件，往往采用同时凝固和顺序凝固相结合的解决方法。即对每一个 补缩区按顺序凝固的需要安放内浇道，但对整个铸件，则需要按照同时凝固的方式采 用多个内浇道分散充型； 在铸件壁厚相差悬而又必须从薄壁处导入金属时，则应同时使用冷铁使厚壁处先凝固 及加大冒口等工艺措施； 内浇道应使液流顺壁流入，不冲刷型壁，不冲击型芯，且不阻碍收缩； 内浇道应该避开铸件的重要加工面部分，防止出现晶粒粗大，降低耐磨性等； 内浇道的位置应使造型清理方

13、便，且不阻碍铸件的收缩。 10.封闭式浇注系统是指从浇口杯底孔到内浇道的断面积逐渐缩小（即内浇道的断面积之 和最小，浇口杯底孔的断面积最大） ，其阻流断面正好是内浇道的浇注系统。 11.优点：封闭式浇注系统充满快，故在浇注后不久就有好的挡渣能力；还可以减少金属 液的消耗，在铸型中也较好安排，便于清理；可以防止气体卷入金属液中， 适合于中 小型铸铁件。 12.缺点：流速较大，有时甚至向型腔产生喷射现象使合金液发生氧化，不适合于易氧化 的非铁金属铸件或压头高的铸件。 13.这种浇注系统是指从浇口杯底孔到内浇道的断面逐渐加大，阻流断面在直浇道上口的 浇注系统。浇注过程呈无压流动状态。 14.特点：挡

14、渣能力很差，熔渣和气体容易进入型腔，造成废品；同时消耗的金属液也 较多。内浇道的金属液流速不高，流动平稳，冲刷力小，金属液受氧化的程度轻。 主要用于易于氧化的合金铸件。 15.半封闭式浇注系统 直浇道一般是上大下小的锥形，能够很快充满，而横浇道断面最大、充满较晚，可以 降低液流速度，在浇注开始时平稳，对铸型的冲刷比封闭式浇注系统小的多，挡渣效 果比开放式好。主要用于球墨铸铁。程军超 制16.按内浇道在铸件上的相对位置分类：顶注式浇注系统、 底注式浇注系统、中间注入浇注系统、阶梯式浇注系 统。17.顶注式浇注系统特点： 缺点： 对铸型的冲击大，流股与空气接触面积大，金属液会产生激溅、氧化，易造成

15、砂眼、 铁豆、气孔、氧化夹渣等缺陷； 优点： 顶注在铸型中所形成的温差与一般铸件由底部开始逐渐向上的凝固顺序，有利于加强 凝固的顺序性和顶部冒口对铸件的补缩，可以减少轴向缩松的倾向及冒口的体积； 金属液从顶部充填型腔易于充满，对薄壁铸件可减少浇不足、冷隔等缺陷；浇注系统 的结构可以简单而紧凑，便于造型，金属的消耗量也少； 适用于结构比较简单而且高度不大的薄壁铸件，以及致密性要求高、需用顶部冒口补 缩的中小型厚壁铸件。不宜用于易于氧化的合金。 18.底注式浇注系统 优点： 底注式的内浇道很快被金属液淹没，因此充型平稳，不会产生激溅、铁豆，型腔中的 气体易于排除，金属氧化少，同时型腔中液面升高后可

16、使横浇道较快充满，较好挡渣。缺点： 底注式的高温金属液从底部进入型腔中所造成的温差与靠重力补缩的顺序相反，所以 对补缩不利，当铸件较高时更加明显。 充型上升平稳，当铸件较高时，金属液在上升过程中长时间与空气接触，表面容易形程军超 制成氧化皮，这会妨碍金属液内的气体排出，影响铸件的表面质量。因此，底注式浇注 系统主要适合于高度不大、结构复杂的铸件。 19.中注式浇注系统综合了底注式顶注式浇注系统的优点，使之充型平稳，改善了补缩 条件，又有利于排气。 20.阶梯式浇注系统：在浇注之初金属液只从最底层内浇道流入型腔，待型腔内的页面上 升到接近第二层内浇道时，才从第二层内浇道流入型腔。这样各层内浇道由下到上逐 层接替地起作用，最上层内浇道通入冒口，可保证实现顺序凝固和冒口最后冷凝。 缺点： 结构复杂，设计计算必须正确。容易出现各层内浇道同时引入金属液的混流现象造成 底层进入金属液过多，底部温度过高。 优点： 充型平稳，避